04 bridg switching

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  • This module covers an introduction to switching technology.
  • 04 bridg switching

    1. 1. UNIDAD 4 : Bridging - Switching Prof. Arsenio Pérez ( aperez@delfos.ucla.edu.ve) Prof. Euvis Piña ( epina@delfos.ucla.edu.ve) Prof. Pedro Rodriguez prodrig@delfos.ucla.edu.ve) Prof. Alirio Pérez (ingalirioperez@yahoo.com) Prof. William Polanco (wpolanco@delfos.ucla.edu.ve) Presentación Diplomado 2002
    2. 2. Unidad4 LAN Switching
    3. 3. Agenda <ul><li>Tecnología LAN de medio compartido </li></ul><ul><li>Bases de LAN Switching </li></ul><ul><li>Tecnologías Claves de Switching </li></ul>
    4. 4. Tecnologías LAN de Medio Compartido © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
    5. 5. LAN tradicionales <ul><li>Ethernet en Coaxial Grueso (Thick Ethernet) </li></ul><ul><ul><li>Limitado a 500 metros antes de la degradación de la señal </li></ul></ul><ul><ul><li>Requiere repetidores cada 500 metros </li></ul></ul><ul><ul><li>Limitaciones en cuanto a la cantidad y localización de las estaciones </li></ul></ul><ul><ul><li>Costos, compejidades en cableado Inter/entre edificios. </li></ul></ul><ul><ul><li>Relativamente simple agregar nuevos usuarios </li></ul></ul><ul><ul><li>Provee un ancho de banda compartida 10-Mbps </li></ul></ul><ul><li>Ethernet en Coaxial Fino (Thin Ethernet) </li></ul><ul><ul><li>Menos costoso y reuiere menos espacio que el thick Ethernet </li></ul></ul><ul><ul><li>Costos, complejidades en cableado entre edificios </li></ul></ul><ul><ul><li>Agregar usuarios requiere interrupciones de la red </li></ul></ul>
    6. 6. Hubs solventan algunos de estos problemas <ul><li>Concentrador Ethernet </li></ul><ul><li>“ Self-contained” LAN Ethernet en una caja </li></ul><ul><li>Pasivo </li></ul><ul><li>Trabaja en el nivel 1: Físico </li></ul>Ethernet 10 Un solo dispositivo envia a la vez Hub Todos los nodos de comparten 10 Mbps
    7. 7. Colisiones: Signos de Probl. <ul><li>Tiempos de respuestas pésimos </li></ul><ul><li>Incrementa las quejas de usuarios </li></ul><ul><li>“ I could have walked to Finance by now.” </li></ul><ul><li>“ I knew I should have stayed home.” </li></ul><ul><li>“ File transfers take forever.” </li></ul><ul><li>“ I’m waiting all the time.” </li></ul>CRASH Hub
    8. 8. Otros consumidores de BW Unicast Broadcast Multicast
    9. 9. Broadcasts Consume Bandwidth <ul><li>Resolver direcciones </li></ul><ul><li>Distribuir información de ruteo </li></ul><ul><li>Encontrar Servicios en la red </li></ul>Apple TCP/IP
    10. 10. Broadcasts Consume Rendimiento de Procesador <ul><li>Broadcasts y multicasts interrumpen todos los computadores en la red </li></ul>Broadcasts/Second CPU % 1 0 0 1 0 0 0 3 0 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 1 0 0 1 0 0 0 3 0 0 0 S P A R C 2 S P A R C 5 P e n t i u m 1 2 0 M H z
    11. 11. LANs basdas en Hub <ul><li>Recursos compartidos </li></ul><ul><li>Conexiones del Desktop cableadas a Closet de distribución centralizados </li></ul><ul><li>Seguridad pobre dentro de los segmentos compartidos </li></ul><ul><li>Routers provéen escalabilidad </li></ul><ul><li>Agregar, mover, cambiar es mucho más fácil </li></ul><ul><li>Grupos de usuarios son determinados por la localización física </li></ul>10BaseT Hub 10BaseT Hub
    12. 12. Bridges <ul><li>Mas inteligentes que un HUB </li></ul><ul><li>Está pendiente de las conversaciones en la red para aprender y mantener las tablas de direcciones </li></ul><ul><li>Colecta y pasa los paquetes entro dos segmentos de red </li></ul><ul><li>Controla el tráfico a de la red </li></ul>Bridge Segment 1 Segment 2 123 124 125 126 127 128 Corporate Intranet Hub Hub
    13. 13. Switches—Nivel 2 Switch Ethernet Cada Nodo tiene 10 Mbps Backbone Ethernet Switcheada 10 Múltiples dispositivos enviando al mismo tiempo
    14. 14. Switches versus Hubs Ethernet Un dispositivo enviando a la vez Hub Todos los nodos comparten 10 Mbps Ethernet Switch Cada nodo tiene 10 Mbps Backbone Múltiples dispositivos enviando a la vez 10 Switched Ethernet 10
    15. 15. La Necesidad de Velocidad: Signos venideros <ul><li>Transferecias de archivos toman demasiado tiempo. </li></ul><ul><li>Puede tomarse un café entre refrescamientos de pantallas </li></ul><ul><li>Los trabajos de Impresión se toman todo el día. </li></ul><ul><li>Aplicaciones Multimedia </li></ul>Mbps SLOW SLOW
    16. 16. Causas Típicas de Congestión en la Red <ul><li>Muchos usuarios en un segmeto de 10 Mbps </li></ul><ul><li>Muchos usuarios accesando uno o dos Servidores </li></ul><ul><li>PC´s con alto rendimiento EISA, PCI, y S-Bus </li></ul><ul><li>Aplicaciones de Uso intensivo de la red tales como color publishing, CAD/CAM, imaging, y BD relacionales </li></ul>File Transfer Client/Server Image Processing Backup/Mng Transaction Processing E-Mail Desktop Video Traditional Data Requirements Drive LAN Bandwidth Bandwidth Requirements
    17. 17. Impacto del Tráfico en la red para la centralización de Servidores <ul><li>Servidores se están moviendo gradualmente hacia un área central (data center) versus la diseminación a través de la compañía para: </li></ul><ul><ul><li>Asegurar la integridad de la data de la compañía </li></ul></ul><ul><ul><li>Mantener la red y asegurar la operabilidad </li></ul></ul><ul><ul><li>Mantener la seguridad </li></ul></ul><ul><ul><li>Ejecutar funciones de configuracion y administración </li></ul></ul><ul><ul><li>Más centralización de Servidores incrementa la demanda de ancho de banda en el campus y en los Backbones de Grupos de trabajo. </li></ul></ul>Servers in Wiring Closets Randomly Distributed Servers Centralized Servers in Data Center Mainframe Data Center
    18. 18. LANs Actuales <ul><li>Más recursos conmutados; poco compartidos </li></ul><ul><li>Routers provéen la escalabilidad </li></ul><ul><li>Grupos de usuarios determinados por la localización física </li></ul>10/100 Switch 10-Mbps Hub 10/100 Switch
    19. 19. Bases del LAN Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
    20. 20. Bases del LAN Switching <ul><li>Permite acceso dedicado </li></ul><ul><li>Elimina las colisiones e incrementa la capacidad </li></ul><ul><li>Soporta múltiples conversaciones al mismo tiempo </li></ul>
    21. 21. Operación del LAN Switch <ul><li>Envia los paquetes basado en una tabla de transmisión </li></ul><ul><ul><li>Transmisión basada en direcciones MAC (Layer 2) address </li></ul></ul><ul><li>Opera en Nivel 2 del OSI </li></ul><ul><li>Aprende las localizaciones de las estaciones examinando la dirección de la fuente </li></ul><ul><ul><li>Envia hacia todos los puestos cuando la dirección de destino es en broadcast, multicast, o dir. desconocida </li></ul></ul><ul><ul><li>reenvia cuando el destino está localizado en una interfaz diferente </li></ul></ul>3 Data from A to B A C B 2 4 1 10 Mbps 10 Mbps Interface Stations 1 2 3 4
    22. 22. Operación del LAN Switch 3 <ul><li>Envia los paquetes basado en una tabla de transmisión </li></ul><ul><ul><li>Transmisión basada en direcciones MAC (Layer 2) address </li></ul></ul><ul><li>Opera en Nivel 2 del OSI </li></ul><ul><li>Aprende las localizaciones de las estaciones examinando la dirección de la fuente </li></ul><ul><ul><li>Envia hacia todos los puestos cuando la dirección de destino es en broadcast, multicast, o dir. desconocida </li></ul></ul><ul><ul><li>reenvia cuando el destino está localizado en una interfaz diferente </li></ul></ul>A C B 2 4 1 10 Mbps 10 Mbps Interface Stations 1 2 3 4 A X
    23. 23. Operación del LAN Switch 3 Data from A to B Data from A to B Data from A to B <ul><li>Envia los paquetes basado en una tabla de trasmisión </li></ul><ul><ul><li>Transmisión basada en direcciones MAC (Layer 2) address </li></ul></ul><ul><li>Opera en Nivel 2 del OSI </li></ul><ul><li>Aprende las localizaciones de las estaciones examinando la dirección de la fuente </li></ul><ul><ul><li>Envia hacia todos lospuesrtos cuando la dirección de destino es en broadcast, multicast, o dir. desconocida </li></ul></ul><ul><ul><li>reenvia cuando el destino está localizado en una interface diferente </li></ul></ul>A C B 2 4 1 10 Mbps 10 Mbps Interface Stations 1 2 3 4 A X
    24. 24. Operación del LAN Switch <ul><li>Envia los paquetes basado en una tabla de transmisión </li></ul><ul><ul><li>Transmisión basada en direcciones MAC (Layer 2) address </li></ul></ul><ul><li>Opera en Nivel 2 del OSI </li></ul><ul><li>Aprende las localizaciones de las estaciones examinando la dirección de la fuente </li></ul><ul><ul><li>Envia hacia todos los puertos cuando la dirección de destino es en broadcast, multicast, o dir. desconocida </li></ul></ul><ul><ul><li>reenvia cuando el destino está localizado en una interfaz diferente </li></ul></ul>3 Data from B to A A C B 2 4 1 10 Mbps 10 Mbps Interface Stations 1 2 3 4 A X B X
    25. 25. Operación del LAN Switch <ul><li>Envia los paquetes basado en una tabla de transmisión </li></ul><ul><ul><li>Transmisión basada en direcciones MAC (Layer 2) address </li></ul></ul><ul><li>Opera en Nivel 2 del OSI </li></ul><ul><li>Aprende las localizaciones de las estaciones examinando la dirección de la fuente </li></ul><ul><ul><li>Envia hacia todos los puertos cuando la dirección de destino es en broadcast, multicast, o dir. desconocida </li></ul></ul><ul><ul><li>reenvia cuando el destino está localizado en una interfaz diferente </li></ul></ul>3 Data from B to A A C B 2 4 1 10 Mbps 10 Mbps Interface Stations 1 2 3 4 A X B X
    26. 26. Switching Technology: Full Duplex <ul><li>Duplica el bandwidth entre nodos </li></ul><ul><ul><li>e.j. switch y servidor </li></ul></ul><ul><li>transmisión libre de Colisión </li></ul><ul><li>Dos 10- ó 100-Mbps caminos de data </li></ul>Full Duplex Switch 10 ó 100 Mbps 10 ó 100 Mbps 10 ó 100 Mbps 10 ó 100 Mbps
    27. 27. Switching Technology: Dos Métodos <ul><li>Cut-through </li></ul><ul><ul><li>El Switch chequea la dirección Destino e inmediatamente comienza la retransmisión del frame </li></ul></ul><ul><li>Store-and-forward </li></ul><ul><ul><li>Completa la recepción del frame antes de retransmitirlo </li></ul></ul>Frame Frame Frame Frame
    28. 28. Tecnología Clave del Switching © 1999, Cisco Systems, Inc. www.cisco.com
    29. 29. Tecnología Clave del Switching <ul><li>802.1d Spanning-Tree Protocol </li></ul><ul><li>Multicasting </li></ul>
    30. 30. <ul><li>Problemas con grandes redes switcheadas </li></ul><ul><ul><li>multicast Local, broadcast, y eventos de destino simples desconocidos “storms” tormentas que se convierten en eventos globales </li></ul></ul>Necesidades del Spanning Tree Station A Station B Segment A Segment B Switch 1 Switch 2 1/1 1/2 2/1 2/2
    31. 31. 802.1d Spanning-Tree Protocol (STP) <ul><li>Permite redundancia usando enlaces paralelos </li></ul><ul><li>Baja los enlaces redundantes para eliminar los ciclos. </li></ul><ul><li>Los Switches se comunican entre ellos usando BPDUs (Bridge Protocol Data Units) </li></ul><ul><li>Toma 30–60 segundas para converger </li></ul><ul><li>Cisco refinements: </li></ul><ul><ul><li>PortFast </li></ul></ul><ul><ul><li>UplinkFast </li></ul></ul>
    32. 32. Multicasting <ul><li>Aplicaciones emergentes requieren incrementar el ancho de banda: </li></ul><ul><ul><li>E-mail,Transferencias de Archivos, y compartimiento de archivos son fáciles de manejar </li></ul></ul><ul><ul><li>Aplicaciones emergentes son “golosas” de Ancho de Banda </li></ul></ul><ul><ul><li>Se requieren comunicaciones multipuntos : Comunicaciones simultaneas entre grupos de computadoras </li></ul></ul><ul><li>Video </li></ul><ul><li>LAN TV </li></ul><ul><li>Desktop conferencing </li></ul><ul><li>Corporate broadcasts </li></ul><ul><li>Collaborative computing </li></ul>
    33. 33. Comunicaciones Multipunto <ul><li>Broadcast </li></ul><ul><ul><li>Las Aplicaciones direccionan cada paquete a una sola dirección de broadcast </li></ul></ul><ul><ul><li>Los paquetes son difundidos a cada estación </li></ul></ul><ul><li>Multicast </li></ul><ul><ul><li>Las aplicaciones direccionan cada paquete a un grupo de receptores </li></ul></ul><ul><ul><li>La red envia los paquetes solamente solo a aquellos que necesitan recibirlos </li></ul></ul>
    34. 34. Multicast WAN Video Servers Channel 1 Channel 2 Channel 3 1 2 3 <ul><li>Internet Group Management Protocol (IGMP) </li></ul><ul><li>Multicast routing protocols </li></ul>Problema: Como prevenir el flujo de multicasting ? IGMP Multicast Routing Protocols <ul><li>Switches typically flood all ports with multicast traffic </li></ul>
    35. 35. End-to-End Multicast WAN Video Servers Channel 1 Channel 2 Channel 3 1 2 3 <ul><li>Internet Group Management Protocol (IGMP) </li></ul><ul><li>Multicast routing protocols </li></ul><ul><li>Cisco Group Management Protocol (CGMP) </li></ul>IGMP CGMP Wire-Speed Multicast Multicast Routing Protocols
    36. 36. End-to-End Multicast Video Servers Channel 1 Channel 2 Channel 3 1 2 3 IGMP <ul><li>Internet Group Management Protocol (IGMP) </li></ul><ul><li>Multicast routing protocols </li></ul><ul><li>Cisco Group Management Protocol (CGMP) </li></ul>WAN CGMP Wire-Speed Multicast Multicast Routing Protocols
    37. 37. Por qué usar Multicast? 1 20 40 60 80 100 Número de Clientes 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Trafico Mbps Con multicast Sin multicast Stream de Video de 100-kbps <ul><li>Entrega de Información altamente escalable </li></ul>
    38. 38. Resúmen <ul><li>Switches provéen acceso dedicado </li></ul><ul><li>Switches eliminan colisiones e incrementan la capacidad </li></ul><ul><li>Switches soportan múltiples conversaciones al mismo tiempo </li></ul><ul><li>Switches proveen inteligencia para el multicasting </li></ul>

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